Vi sinh vật học môi trường Bởi: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành Vi sinh vật học môi trường Bởi: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành Phiên trực tuyến: < http://voer.edu.vn/content/col10506/1.1/ > Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam Tài liệu việc biên tập nội dung có quyền thuộc PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành Tài liệu tuân thủ theo giấy phép Creative Commons Attribution 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/) Tài liệu hiệu đính ngày: July 16, 2011 Ngày tạo PDF: May 16, 2012 Để biết thông tin đóng góp cho module có tài liệu này, xem tr 183 Nội dung Những khái niệm vi sinh vật 1.1 1.2 1.3 1.4 Vi sinh vật tự nhiên, đời sống, sản xuất người Cấu trúc chức tế bào Procaryot Dinh dưỡng vi sinh vật 34 Các chu trình sinh địa hóa 43 Giới thiệu số nhóm vi sinh vật 2.1 Một số nhóm vi khuẩn 49 Vi sinh vật xử lý môi trường ô nhiễm 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Một số khái niệm xử lý sinh học môi trường ô nhiễm 57 Khả vi sinh vật phân hủy số nhóm chất 77 Sự phân hủy sinh học số chất đặc biệt 100 Những nhân tố ảnh hưởng đến phân hủy sinh học 111 Xử lý In situ nước ngầm 117 Phục hồi sinh học pha bùn 121 Phục hồi sinh học pha rắn 142 Xử lý sinh học pha khí 154 Xử lý sinh học chất thải rắn hữu 169 Xử lý nước xử lý nước thải 176 Vi sinh vật bảo vệ môi trường Chỉ mục 182 Tham gia đóng góp 183 iv Chương Những khái niệm vi sinh vật 1.1 Vi sinh vật tự nhiên, đời sống, sản xuất người1 1.1.1 Khái niệm mở đầu vi sinh vật Vi sinh vật thể nhỏ bé, mà đa số không nhìn thấy mắt thường Chúng bao gồm nhiều loại thể, khác mức độ tổ chức tế bào lịch sử tiến hóa, ý nghĩa thực tiễn Những nhóm vi sinh vật chủ yếu là: vi khuẩn (bacteria), cổ khuẩn (archaea), nấm (fungi), tảo (algae), động vật nguyên sinh (protozoa), virut (viruses) Riêng virut thực thể chưa có cấu tạo tế bào, vi sinh vật khác thuộc hai loại tế bào: tế bào chưa có nhân điển hình – hay tế bào procaryot (procaryotic cells) tế bào có nhân điển hình – hay tế bào eucaryot (eucaryotic cells) Trong phần chương, đề cấp vắn tắt đến số nhóm lớn nhóm nhỏ vi sinh vật hai phương diện khoa học thực tiễn 1.1.2 Vi sinh vật chủng loại phát sinh chung sinh giới Trái đất có 4,6 tỉ năm tuổi Người ta tìm thấy hóa thạch procaryot có độ tuổi 3,5 – 3,8 tỉ năm Sự sống thể procaryot xuất thời gian ngắn sau trái đất nguội bớt Rất thể procaryot có lối sống kị khí Sau đó, tới cách khoảng 2,5 – tỉ năm xuất nhóm procaryot khác vi khuẩn lam (cyanobacteria) với quang hợp sản sinh oxy Từ đó, với có mặt oxy, vi sinh vật ngày đa dạng Dựa trình tự nucleotit ARN ribosom (ARNr ), Carl Woese cộng cho thể procaryot tiến hóa thành hai nhóm khác từ sớm Trên hình 19.3–31 trình bày chủng loại phát sinh sinh giới theo ý tưởng Woese cách trình bày Prescott Theo đó, chủng loại phát sinh chung chia thành ba cành đại diện cho ba nhóm nguyên thủy: vi khuẩn (bacteria), cổ khuẩn (Archaea), sinh vật có nhân thật (Eucarya) Vi khuẩn cổ khuẩn phân hóa tách khỏi trước, sau sinh vật có nhân thật xuất Ba nhóm nguyên thủy gọi ba lãnh giới (domain), lãnh giới gồm nhiều ngành (phylum), giới (kingdom) Theo cách xếp trước giới nằm ba lãnh giới Hình 19.3 – 31 Cây chủng loại phát sinh chung sinh giới Các mối quan hệ xác định dựa so sánh trình tự nucleotit ARN ribosom Cây xây dựng theo ý tưởng J Olsen C.R.Woese, với cách trình bày Prescott cộng Nguồn: 31 Phiên trực tuyện nội dung có CHƯƠNG NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VI SINH VẬT Một cách vắn tắt nhất, ba lãnh giới khác đặc điểm nhất, nhân, ARNr , lipit màng tế bào Tế bào vi khuẩn cổ khuẩn chưa có nhân thật mà có cấu trúc tương đương nhân, gọi thể nhân (nucleotit, nuclear body) thể màng bao quanh Trong sinh vật có nhân thật nhân có màng kép bao bọc ARNr lipit màng chúng khác Ngoài hang loạt khác khác ba lãnh giới Thuộc để vi khuẩn thật [BDGV, 126-128] 1.1.3 Những đặc tính chung vi sinh vật 1.1.3.1 Kích thước nhỏ bé Vi sinh vật thường thể đơn bào, nên nói kích thước vi sinh vật nói kích thước tế bào chúng Thông thường vi sinh vật có kích thước tế bào từ đến 10 micromet (1 µm=10-3 mm), tùy theo chúng thuộc nhóm procaryot hay eucaryot, tế bào thực vật hay tế bào động vật có đường kính khoảng 100 µm (khoảng 1.1 – 40) Tuy nhiên với phát gần có tế bào procaryot nhỏ lớn – lớn tế bào eucaryot thong thường Dưới vài số liệu kích thước vi khuẩn Nhỏ Điều cần nhận kích thước nhỏ bé vi sinh vật có ý nghĩa quan trọng hình thái học, hoạt tính tính linh động trao đổi chất, phân bố sinh thái; phải có phương pháp làm việc đặc biệt với chúng phòng thí nghiệm Ở góc độ khác cần thấy kích thước nhỏ bé, vi sinh vật thực hữu hiệu chức mà thể đa bào thực hiện: hấp thụ tiêu hóa chất dinh dưỡng, thu nhận lượng, sinh tổng hợp, tích lũy chất dự trữ, tiếp nhận xử lý tác động môi trường, chuyển sang giai đoạn nghỉ điều kiện môi trường bất lợi 1.1.3.2 Vi sinh vật hợp phần môi trường sống Vi sinh vật có kích thước hiển vi có nhiều khả sinh học đặc biệt mà tồn hầu khắp nơi trái đất: xung quanh (đất, nước, không khí, đồ dung, thực phẩm), bề mặt thể, thể (trên da, xoang miệng, xoang ruột .) Trong tự nhiên, môi trường bình thường – nơi có điều kiện thuận lợi cho hầu hết thể sống (về chất dinh dưỡng, nhiệt độ, pH, oxi .) – có khu hệ vi sinh vật phong phú chủng loại đông đúc số lượng Ví dụ: 1gam đất tầng canh tác có tới khoảng 20 tỷ vi khuẩn, vài chục triệu vi nấm, vài chục nghìn vi tảo; thể chúng ta, 1cm2 da vùng trán có tới bốn mươi nghìn vi khuẩn Staphylococcus epidermidis, vùng ngón chân số vi khuẩn triệu; chưa kể vi sinh vật khác Đặc biệt, môi trường cực trị (extreme environments), nơi mà động vật thực vật tồn tại, có số vi sinh vật sinh trưởng Các môi trường cực trị nơi có hay nhiều điều kiện khắc nghiệt nhiệt độ cao thấp, pH axit kiềm, độ mặn cao, áp suất cao, nghèo dinh dưỡng, oxi Riêng nhiệt độ, giới hạn nhiệt độ cổ khuẩn (Archaea), vi khuẩn (bacteria), vi sinh vật có nhân thật (eukaryotic microorganisms) 113, 95, 62o C, theo thứ tự, hầu hết động vật thực vật sinh trưởng 50o C Một vài ví dụ vi sinh vật sống môi trường cực trị nêu • Cổ khuẩn Pyrolobus fumari có khoảng nhiệt độ sinh trưởng từ 90 đến 113o C, nhiệt độ tối ưu 105o C, sống “cột khói đen” vùng biển sâu 1000m • Cổ khuẩn Cenarchacum symbiosum thuộc nhóm ưa lạnh (psychrophiles) sinh trưởng nhanh nhiệt độ 15o C thấp – phân lập khơi bờ biển California • Cổ khuẩn Thermoplasma volcanium sinh trưởng tối ưu 55o C pH 2, phân lập từ vùng có núi lửa nhiều nơi giới • Các loài cổ khuẩn Picrophilus oshimae P toridus thuộc nhóm ưa axit (extreme acidophile) – có pH tối ưu cho sinh trưởng thấp – phân lập từ vùng có núi lửa miền bắc Nhật Bản • Những vi sinh vật ưa kiềm (extreme alkalophiles) sinh trưởng tối ưu pH 10 cao Trong số này, nhiều chủng Bacillus phân lập từ môi trường sống pH>10, suối kiềm hồ giàu cacbonat Những chủng Bacillus sinh trưởng pH 11 Ngoài người ta quan sát thấy thể giống Bacillus ruột già loài mối ăn đất – nơi có điều kiện kiềm, pH tới 12, chưa biết rõ thể có hoạt tính trao đổi chất hay không • Những vi sinh vật ưa mặn (extreme halophiles) sinh trưởng khoảng nồng độ muối 2,0 – 5,2 M, với nồng độ tối ưu 3M Trong số có loài cổ khuẩn Halobacterium lacusprofundi số loài tảo lục Dunaliella sinh trưởng Hồ Sâu (Deep Lake) thuộc Nam Cực – nơi có nồng độ muối 4,5M nhiệt độ 0o C tháng năm Với cực trị nhiệt độ, độ muối, lực ion suất sản xuất bậc (10o g.C/m2 /năm) Hồ Sâu coi môi trường sống khắc nghiệt trái đất • Tại vùng biển sâu (sâu 1000m), áp suất nước lớn (khoảng 1100 atm), mà nhiệt độ lạnh ( vi sinh vật yếm khí bắt đầu hoạt động • Các trình sinh hóa: • Cách chất hữu Nếu rác chứa nhiều sunphat tạo thành mêtan giảm Chất thải xây dựng nguồn sunphat, thế, không nên đổ lẫn vào bãi chôn lấp rác thải chung 173 Các giai đoạn lớn: • Giai đoạn hiếu khí (ngắn, vài tuần): tạo • Giai đoạn yếm khí tùy tiện: tạo axit (axit béo); có axit amin, axit hữu • Giai đoạn yếm khí tuyệt đối: tạo nhiều CH4 (vài năm đến 100 năm lâu hơn) Nước rỉ rác (nước rác) Đó nước bẩn (ô nhiễm) chứa chất gây ô nhiễm bắt nguồn từ rác, thấm qua lớp rác bãi chôn lấp, xuống đất bãi chôn lấp xuống tới nước ngầm vùng Nước rác hình thành từ tất loại nước xâm nhập vào bãi rác, từ nước rác thải đem chôn lấp Thành phần tính chất lý- hóa- sinh học nước rác nhiều nhân tố quy định có thành phần rác bãi chôn lấp, thành phần đất phủ, đất nền, độ nén rác, thời gian chôn lấp, khí hậu mùa, v.v Có thể coi nước rác loại nước thải, loại nước thải thứ cấp Do vậy, bãi chôn lấp rác phải có hệ thống thu gom nước rác để xử lý Đó hệ thống cống rãnh và/ ống dẫn xung quanh bãi rác đáy lớp rác Các phương pháp xử lý nước rác phương pháp để xử lý nước thải nói chung, bao gồm phương pháp vật lý, hóa học sinh học Trước lựa chọn công nghệ phù hợp để xử lý nước rác thiết kế trạm xử lý nước rác, trước hết cần quan tâm đến đặc tính nước rác BOD, COD, cặn lơ lửng (SS), hàm lượng nitơ tổng số, hàm lượng NH4 + , pH, số lượng coliform, v.v Về tạo thành khí bãi chôn lấp rác Quá trình phân hủy rác hữu vi sinh vật thực bãi chôn lấp rác làm sinh nhiều loại khí, hỗn hợp khí gọi chung khí sinh học (biogas) Khí sinh học chiếm chủ yếu mêtan (5060%), khí khác với lượng nhỏ, nitơ, oxy, hydro,v.v Mêtan (CH4 ) khí chiếm tỷ lệ lớn gây nguy hiểm (gây ngạt, gây cháy nổ) nên cần có hệ thống thu gom để tận dụng nguồn nhiên liệu Nếu thu gom được, cần làm thoát khí để tránh nguy nói Giới hạn cho phép nồng độ khí mêtan không khí thuộc khu vực bãi chôn lấp rác 1,25% (v/v) Việc thu gom làm thoát khí phải tính đến thiết kế bãi chôn lấp rác 3.9.4.1.2 Xử lý có chế biến Chất thải rắn đô thị Chất thải rắn đô thị (rác) hầu hết thường đổ vào bãi rác rộng lớn Điều kiện kỵ khí, chí đến mức vật liệu mà lẽ bị phân hủy sinh học – giấy chẳng hạn – khó bị vi sinh vật công Trong thực tế việc tìm thấy tờ báo cũ tới 20 năm mà đọc rõ chữ chuyện bình thường Tuy nhiên điều kiện kỵ khí lại thúc đẩy hoạt động vi khuẩn sinh mêtan Mêtan mà chúng sinh thu lấy nhờ lỗ khoan, đốt cháy để tạo thành điện năng, làm đưa vào hệ thống ống dẫn khí tự nhiên (xem hình 28.14) Tại Mỹ, 100 bãi rác có hệ thống vậy, số hệ thống cung cấp lượng cho vài nghìn người Hình 28.14 Sự sản sinh mêtan từ rác Mêtan bắt đầu tích lũy vài tháng sau bãi đổ rác đầy bịt kín Bãi rác tiếp tục sinh mêtan vòng – 10 năm Ảnh chụp lửa cháy mêtan sinh từ bãi rác Có thể làm giảm đáng kể lượng chất hữu đổ vào bãi rác cách trước hết tách khỏi vật liệu không bị phân hủy sinh học, đem ủ đống Việc ủ đống (composting) trình người làm vườn áp dụng để biến rác thực vật thành mùn tự nhiên (hình 27.9) Đống vụn cỏ chịu phân hủy vi sinh vật Trong điều kiện thuận lợi, vi khuẩn ưa nóng làm tăng nhiệt độ đống ủ lên tới 55 – 600 C vòng hai ngày Sauk hi nhiệt độ giảm xuống, người ta xới trộn đống ủ để cung cấp thêm oxy, nhiệt độ đống ủ lại tăng lên Sau thời gian, quần thể vi sinh vật ưa nóng thay thể ưa ấm, chúng tiếp tục biến đổi, cách chậm chạp, vật chất hữu đống ủ sang trạng thái ổn định hơn, mùn Nếu có nhiều diện tích, rác ủ đống thành luống (là 174 CHƯƠNG VI SINH VẬT VÀ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Ô NHIỄM đống dài thấp), luống đảo xới định kỳ máy móc chuyên dụng, nhờ phương pháp ủ đống a Rác thải đô thị đảo xới máy chuyên dụng b Phân ủ làm từ rác thải đô thị chờ để vận chuyển bón ruộng Bảng 3.16 Hình 27.9 Việc làm phân ủ từ rác thải đô thị Phục hồi sinh học vùng ô nhiễm dầu vùng ô nhiễm thủy ngân Theo tiểu thuyết hư cấu khoa học, sinh vật hành tinh đến có cấu trúc hóa học hoàn toàn khác chúng ta, chúng ăn, uống, hít thở chất mà hấp thụ Như thể xa lạ vô giá chúng giúp làm (loại trừ) chất gây ô nhiễm hành tinh dầu thô, xăng, thủy ngân ., tất độc hại cối, động vật người May thay, không cần chờ đợi viếng thăm thể có trí tưởng tượng mà giải vấn đề nhờ thể sống quanh ta: nhiều vi sinh vật có nhu cầu dinh dưỡng giống người (nên chúng làm hỏng thực phẩm chúng ta!), có vi sinh vật khác lại chuyển hóa chất mà “món ăn” thể trái đất, kim loại nặng, lưu huỳnh, nitơ dạng khí, dầu thô, chí cà polyclorinat biphenyls (PCBs), thủy ngân Vi khuẩn có vài lợi việc xử lý ô nhiễm Chúng tách chiết chất gây ô nhiễm khó bị rửa trôi tách ra, liên kết với đất nước Ngoài chúng làm thay đổi cấu trúc hoá học chất độc để thành chất không độc, chí có ích Những vi sinh vật có khả phân hủy nhiều chất gây ô nhiễm sống tự nhiên đất nước; việc sử dụng chúng để phân hủy chất gây ô nhiễm gọi phục hồi sinh học (bioremediation) Tuy nhiên số lượng chúng nhỏ nên không đủ để xử lý vùng ô nhiễm rộng lớn Vì phương hướng giải đề nâng cao hoạt tính chủng tự nhiên Một cách khác cải biến di truyền chủng để chúng phân hủy chất hóa học định Người ta đạt kết khả quan lĩnh vực phục hồi sinh học xử lý vùng bờ biển Alaska sau vụ tràn dầu Exxon Valdez Nhiều vi khuẩn tự nhiên thuộc chi Pseudomonas có khả phân hủy dầu thô nhu cầu cacbon nhu cầu lượng chúng Khi có mặt không khí, chúng tách đồng thời hai nguyên tử cacbon khỏi phân tử lớn dầu Đơn vị hai cacbon chuyển hóa bên tế bào Vì vi khuẩn phân hủy dầu chậm nên phải có cách lợi dụng chúng để xử lý vùng bị tràn dầu Một cách đơn giản vận dụng thành công việc xử lý vụ tràn dầu nói trên, mà không cần tới biện pháp cải biến di truyền Đó đơn giản việc đưa phân nitơ photpho dùng nông nghiệp vào nơi cần xử lý, chúng gọi chất tăng cường sinh học (bioenhencers) Kết số lượng vi khuẩn phân hủy dầu tăng lên rõ rệt so với vùng bờ biển không bón phân, bãi biển dầu Còn ô nhiễm thủy ngân có nhóm vi khuẩn khác có khả làm Thủy ngân có mặt nhiều chất vốn dùng rộng rãi, sơn thừa đọng đáy hộp đựng quẳng vào bãi rác chẳng hạn Từ ngấm vào đất nước Một loài vi khuẩn phân bố rộng, Desulfovibrio desulfuricans, thực tế làm cho thủy ngân trở nên độc hơn, cách gắn thêm nhóm metyl, thành metyl thủy ngân Trong thủy vực, chất bám vào thể plankton chẳng hạn, tiếp vào chuỗi dinh dưỡng tới thể lớn hơn, sau gây ngộ độc cho cá cuối cho người Để giải vấn đề dùng nhóm vi khuẩn khác, loài thuộc chi Pseudomonas Để tránh bị nhiễm độc, vi khuẩn trước hết chuyển hóa metyl thủy ngân thành ion thủy ngân: CH3 Hg CH4 + Hg2+ Sau nhiều vi khuẩn chuyển hóa ion thủy ngân mang điện tích dương thành dạng nguyên tố tương đối không độc, cách thêm electron mà chúng lấy từ nguyên tử hydro: 175 Hoạt động vi khuẩn nói diễn chậm tự nhiên, nên cấn có giải pháp kỹ thuật; việc bổ sung chất nâng cao sinh học, kỹ thuật khác, nhằm nâng cao hiệu xử lý Không giống vài phương pháp làm môi trường khác, theo chất độc hại chuyển từ nơi sang nơi khác, việc làm vi sinh vật có tác dụng loại bỏ chất độc hại thường trả lại môi trường chất không độc có ích 3.9.5 Định nghĩa chất thải rắn Theo quan niệm chung: Chất thải rắn toàn loại vật chất người loại bỏ hoạt động kinh tế- xã hội (bao gồm hoạt động sản xuất, hoạt động sống trì tồn cộng đồng v.v .) Trong quan trọng loại chất thải sinh từ hoạt động sản xuất hoạt động sống Theo quan điểm mới: Chất thải rắn đô thị (gọi chung rác thải đô thị) định nghĩa là: vật chất mà người tạo ban đầu vứt bỏ khu vực đô thị mà không đòi hỏi bồi thường cho vứt bỏ Thêm vào đó, chất thải coi chất thải rắn đô thị chúng xã hội nhìn nhận thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom tiêu hủy Chất thải nguy hại: bao gồm loại hóa chất dễ gây phản ứng, độc hại, chất thải sinh học dễ thối rữa, chất dễ cháy, nổ chất thải phóng xạ, chất thải nhiễm khuẩn, lây lan có nguy đe dọa tới sức khoẻ người, động vật cỏ Nguồn phát sinh chất thải nguy hại chủ yếu từ hoạt động y tế, công nghiệp nông nghiệp Chất thải y tế nguy hại: chất thải có chứa chất có đặc tính gây nguy hại trực tiếp tương tác với chất khác gây nguy hại tới môi trường sức khỏe cộng đồng Chúng gồm: băng, gạc, nẹp, kim tiêm, ống tiêm, chi thể cắt bỏ, tổ chức mô cắt bỏ, chất thải sinh hoạt từ bệnh nhân; chất thải có chứa nồng độ cao của: thủy ngân, chì, catmi, asen, xianua .; chất thải phóng xạ từ bệnh viện 3.9.6 Các biện pháp làm giảm lượng phát sinh chất thải rắn Lợi ích việc làm giảm lượng phát sinh chất thải rắn: - Tiết kiệm lượng; - Giảm khai thác, xử lý, sử dụng nguồn gây tác động xấu tới môi trường; - Tăng yếu tố an toàn cho công nhân trực tiếp xử lý chất thải rắn, cho toàn xã hội, giảm phát sinh chất thải rắn, có chất thải nguy hại - Giảm chi phí quản lý chất thải - Giảm chi phí xử lý chất thải Các phương thức giảm chất thải rắn: - Tăng mức tiêu thụ - Xây dựng quy trình sản xuất cho phép sử dụng nguyên liệu - Thiết kế tạo sản phẩm cho sử dụng chúng gây ô nhiễm tạo chất thải - Loại bỏ đóng gói không cần thiết; đặc biệt quan trọng là: - Áp dụng công nghệ sản xuất Bạn có biết?Bạn nghĩ gì? SẢN XUẤT SẠCH HƠN 176 CHƯƠNG VI SINH VẬT VÀ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Ô NHIỄM Sản xuất (cleaner production) gì? Đó khái niệm chương trình Môi trường Liên hợp quốc xây dựng áp dụng nhiều nơi giới từ khoảng năm 1990 Nó cho phép giảm ô nhiễm môi trường hoạt động sản xuất người, cho phép giảm chi phí đơn vị sản xuất Mục tiêu sản xuất nhằm tránh phát sinh ô nhiễm nguồn cách sử dụng tài nguyên nguyên liệu có hiệu Nói cách khác, sản xuất tránh việc phần nguyên liệu vào chất thải, thay vào chuyển thêm vào giá trị sản phẩm Như sản xuất đồng nghĩa với giảm thiểu chất thải ngăn chặn ô nhiễm Sản xuất biện pháp xử lý môi trường (xử lý nước thải, xử lý khí thải, xử lý chất thải rắn) hai cách tiếp cận khác nhau: Xử lý môi trường, theo cách nói đơn vị sản xuất “xử lý cuối đường ống”, giúp họ giảm mức độ tác hại chất thải không tận thu phần nguyên liệu vào chất thải (gọi chung “dòng thải”) Vì xử lý cuối dòng thải đòi hỏi chi phí Về phần sản xuất hơn, vừa giảm nguy gây ô nhiễm vừa mang lại lợi nhuận cho nhà sản xuất Có thể ví sản xuất tương đương với “phòng bệnh”, xử lý cuối đường ống “chữa bệnh” Phòng bệnh chữa bệnh cho rõ Và biết phòng bệnh đơn giản, đỡ tốn cho sức khỏe tốt so với chữa bệnh Vì cần ghi nhớ: phòng bệnh chữa bệnh! Từ trước đến nay, tiêu chí hàng đầu để xem xét trình sản xuất là: lợi nhuận, chất lượng số lượng sản phẩm Ngày cách nhìn nhận cần thay đổi: với quan điểm sản xuất cần phải xem xét đầu vào, đầu ra, xem xét vfi có dòng thải phát sinh, không cho phát sinh giảm cách nào, cách tận dụng (tái sử dụng nó) Khái niệm sản xuất mẻ Việt Nam, chưa áp dụng nhiều Nhằm phổ biến rộng khái niệm áp dụng nhiều hơn, Tổ chức Phát triển Công nghệ Liên hợp quốc (UNIDO) với quan hữu trách Việt Nam xây dựng số sở nghiên cứu để ứng dụng Một xí nghiệp bia áp dụng phương thức sản xuất giảm 25% lượng than tiêu dùng nhờ làm giảm tổn thất nhiệt hệ thống cấp Rõ ràng kết có tác dụng tích cực đến môi trường, số không nhỏ góp vào lợi nhuận xí nghiệp Cũng xí nghiệp biện pháp kĩ thuật nhằm giảm lượng nước tiêu thụ lượng bia thất thoát có hiệu không môi trường lợi nhuận 3.10 Xử lý nước xử lý nước thải11 Nước thiết yếu cho sống hoạt động người Để có nước ấy, cần phải xử lý nước nước nước thải Trong hai trường hợp, việc xử lý nhằm loại bỏ vi sinh vật, hóa chất chất gây ô nhiễm khác để bảo vệ sức khỏe người 3.10.1 Xử lý nước để uống Trước hết cần nhấn mạnh nước để uống (potable water) nước xem an toàn để uống, nghĩa nước hoàn toàn không chứa vi sinh vật hóa chất Điếu có nghĩa số lượng vi sinh vật hàm lượng hóa chất nước thấp đến mức không gây lo ngại cho sức khỏe người Từ hiểu nước nước để uống nước ô nhiễm, nghĩa chứa nhiều vi sinh vật hóa chất tới mức cho phép Mức cho phép vi sinh vật hóa chất loại nước tùy thuộc vào quốc gia, tất nhiên tùy thuộc vào việc nước có dùng để uống hay không Theo tiêu chuẩn Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (Environmental Protection Agency, EPA) số coliform nước uống phải 0, tức không phép có coliform 100ml nước, số nước dùng vào mục đích giải trí 200 coliform/ml Ở cần nhắc lại coliform vi khuẩn đường ruột E coli chẳng hạn Sự có mặt coliform nước chứng tỏ nước bị nhiễm phân nhiễm vi sinh vật gây bệnh Việc xử lý nước để uống gồm ba giai đoạn (hình 26.8) 11 Phiên trực tuyện nội dung có 177 3.10.1.1 Lắng đọng Trong giai đoạn này, nước bơm vào bể chứa, vật chất dạng hạt (cát, sỏi, chất hữu cơ) lắng xuống Nước làm phần sau bơm sang bể thứ hai để làm kết tụ (flocculation) [ .] Nước phần lắng đọng bơm sang bể khác để lọc 3.10.1.2 Lọc Thủ tục lọc làm giảm tới 90% số vi sinh vật có nước, vòng vài ngày Trong phương pháp lọc người ta dùng cát vật liệu khác để vi sinh vật bám vào tạo thành biofilm, màng giữ lại loại bỏ vi sinh vật khác khỏi nước Có thể phân biệt kỹ thuật lọc cát chảy nhanh lọc cát chảy chậm - Lọc cát chảy chậm gồm lớp cát mịn đất khuê tảo dày 1m Nó có công suất khoảng triệu gallon mẫu anh bề mặt lọc ngày, thích hợp cho đô thị nhỏ - Lọc cát chảy nhanh chứa cát lớn sỏi, cho phép lọc 200 triệu gallon/ mẫu anh/ ngày, thích hợp cho đô thị lớn Cả hai loại lọc làm cách phun nước ngược lên Ngoài có: - Kỹ thuật lọc màng (membrane filtration), mà màng lọc có lỗ với đường kính 0,2 àm - Lọc than hoạt tính, cho phép vừa lọc phần tử lơ lửng, vừa loại bỏ số chất hữu 3.10.1.3 Sát trùng (disinfection) Đây giai đoạn xử lý cuối trước nước đua tới người tiêu dùng Có thể dùng biện pháp sát trùng sau đây: - Clo hóa: phép xử lý dùng phổ biến chi phí thấp Khí clo giết chết vi khuẩn, tảo, nấm, động vật nguyên sinh, làm biến tính protein chúng – khoảng 30 phút tác dụng Mức độ clo hóa phụ thuộc số lượng vi sinh vật đơn vị thể tích nước: số lượng cao mức độ clo hóa phải cao Clo hóa không giết chết vi sinh vật: hầu hết virut không bị clo làm bất hoạt, nội bào tử vi khuẩn nang động vật nguyên sinh nói chung không bị phép xử lý hóa học làm hỏng Chúng bị loại trừ hoàn toàn nhờ biện pháp lọc học Hình 26.8 Xử lý nước để uống a) Một trạm xử lý nước b) Các giai đoạn xử lý nước: lắng đọng, lọc, sát trùng Câu hỏi: - Vì xử lý hóa học phá hủy hầu hết virut? Trả lời: - Hầu hết hóa chất sát trùng tạo nhằm ức chế hoạt tính trao đổi chất làm hỏng cấu trúc tế bào; hóa chất không làm hỏng virut cấu trúc tế bào ngừng trao đổi chất *** 3.10.2 Xét nghiệm chất lượng nước Việc xét nghiệm chất lượng nước dựa vào có mặt số sinh vật thị (indicator organisms) để chứng tỏ khả hữu tác nhân gây bệnh nước uống thủy vực tự nhiên Vì phần lớn bệnh truyền qua nước có nguyên nhân nhiễm phân, nên có mặt E coli (sinh vật thị dùng phổ biến nhất) coliform dạng phân khác nước chứng tỏ tác nhân gây bệnh có mặt E coli hội đủ yêu cầu vật thị tốt: luôn có mặt phân người, có thời gian sống sót lâu hầu hết tác nhân gây bệnh phân (có thể lâu hơn), dễ dàng bị phát kỹ thuật đơn giản Sau số kỹ thuật xét nghiệm chất lượng nước: 178 CHƯƠNG VI SINH VẬT VÀ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Ô NHIỄM - Kỹ thuật nhiều ống nghiệm: kỹ thuật “cồng kềnh” lâu đời nàydựa việc tìm số lượng có xác suất lớn (most probable number, MPN) (xem hình 6.24); phép thử theo phương pháp thống kê, cho phép khẳng định nhiễm bẩn Hình 6.24 Phương pháp nhiều ống nghiệm để xác định số lượng vi sinh vật nước Thông thường, cần dãy ống nghiệm cho độ pha loãng Sau nuôi, số lượng ống mà có sinh trưởng dùng để tra bảng MPN (xem bảng 6.6.), để biết số tế bào/ 100ml chất lỏng Câu hỏi - Nếu kết 5, 3, số lượng vi sinh vật bao nhiêu? Trả lời - MPN 110 - Kỹ thuật lọc màng (membrane filtration): kỹ thuật dùng phổ biến (hình 26.9.a), dễ thao tác Rót 100ml nước cần xét nghiệm qua màng lọc, sau đặt màng lên đĩa thạch EMB (Eosin methylene blue) nuôi Mọi coliform dạng phân sinh trưởng có màu xanh lục ánh kim loại đặc trưng Sau đếm số khuẩn lạc biểu thị thành số lượng khuẩn lạc/ 100ml Hình 26.9.a Kỹ thuật lọc màng Các đường kẻ ô vuông màng lọc cho phép đếm dễ dàng khuẩn lạc màu xanh ánh kim loại đặc trưng coliform dạng phân Hình 26.9.b Kỹ thuật dùng ONPG MUG Màu vàng chai chứa ONPG cho biết có mặt coliform, màu huỳnh quang xanh chai chứa MUG cho biết có mặt coliform E coli, chai không màu đối chứng âm tính - Kỹ thuật dùng ONPG MUG: Các mẫu nước rót vào chai nhỏ chứa ONPG (O- nitrophenyl-ò- D- galactopyranoside) MUG (4- methylumbililliferyl- õ- D- glucouronide) làm nguồn dinh dưỡng Hầu hết coliform sản sinh õ- galactosidase, enzyme phản ứng với ONPG để tạo màu vàng, coliform dạng phân E coli sinh enzym khác- õ- glucuronidase- phản ứng với MUG để tạo thành chất phát huỳnh quang xanh ánh sáng tử ngoại có bước sóng dài (hình 26.9.b) Kỹ thuật cho phép phát nhanh, giống MPN, không co biết số thật - Kỹ thuật fingerprinting Với hai kỹ thuật phát virut vi khuẩn gây bệnh đặc hiệu Muốn phát chúng cần phải dùng kỹ thuật fingerprinting, theo mẫu nước cần xét nghiệm phải làm giàu cách nuôi thể có mặt Sau hàm lượng ADN mẫu làm giàu sàng lọc di truyền để nhận dạng tác nhân gây bệnh tiềm ẩn Những xét nghiệm thuộc loại nói chung thực trung tâm xét nghiệm lớn, nơi có phòng thí nghiệm đủ khả thao tác chúng 3.10.3 Xử lý nước thải Nước thải chứa nhiều loại tác nhân gây ô nhiễm khác nhau, bao gồm chất rắn lơ long, chất hữu vô có khả bị phân hủy sinh học, kim loại độc, tác nhân gây bệnh Mục đích xử lý nước thải loại bỏ giảm thiểu tác nhân gây ô nhiễm tới mức chấp nhận Vì nước thải chủ yếu nước (chỉ chứa 1% chất rắn), nên hầu hết trình xử lý nước thải liên quan đến việc loại bỏ vi sinh vật Có thời nước thải không xử lý đổ thẳng vào sông biển nơi gần nhất, với ý nghĩ nước thải bị pha loãng tới mức vô hại Một khái niệm then chốt xử lý nước thải làm giảm nhu cầu oxy sinh hóa (biochemical oxygen demand, BOD) tức làm giảm lượng oxy mà vi sinh vật hiếu khí đòi hỏi để chuyển hóa hoàn toàn chất hữu nước thải Lượng oxy tỷ lệ thuận với lượng chất thải nước; nồng độ chất phân hủy cao lượng oxy cần thiết để chuyển hóa chúng cao, BOD cao Những xử lý nước thải có hiệu làm giảm BOD tới mức thấp, khiến cho vi sinh vật sinh trưởng kém, vi sinh vật gây bệnh có hội sống sót 179 Dưới xem xét kiểu xử lý nước thải khác nhau: xử lý nước thải theo cách truyền thống, áp dụng hệ thống xử lý cho đô thị, xử lý dùng cho vùng nông thôn, xử lý chất thải nông nghiệp, xử lý dùng đầm lầy nhân tạo 3.10.3.1 Xử lý nước thải đô thị Ngày nay, thành phố lớn nước phát triển có hệ thống cống rãnh đô thị, gồm đường ống dẫn, thu thập nước thải dẫn tới trạm xử lý nước thải để xử lý Việc xử lý nước thải theo cách truyền thống bao gồm bốn giai đoạn (hình 26.10): 3.10.3.1.1 Xử lý bậc Nước thải bơm vào bể lắng, vật rắn nhẹ, dầu mỡ, vật thể trôi vớt bỏ đi, vật thể nặng lắng xuống đáy thành bùn Sau bổ sung phèn tác nhân gây keo tụ, bùn loại bỏ, phần nước làm phần xử lý tiếp Xử lý bậc loại bỏ 2535% BOD nước thải 3.10.3.1.2 Xử lý bậc hai Hoạt tính sinh học giai đoạn làm giảm BOD tới 5- 25% so với ban đầu Hầu hết vi sinh vật gây bệnh bị loại trừ Nước thải thông khí nhằm thúc đẩy sinh trưởng vi sinh vật hiếu khí, chúng oxy hóa chất hữu hòa tan tới CO2 nước Trong hệ thống bùn hoạt tính, nước thải thông khí bổ sung (cấy) bùn xử lý bậc chứa nhiều vi sinh vật có hoạt động oxy hóa; keo tụ xảy giai đoạn Mọi vật chất rắn lại lắng xuống tham gia vào bùn từ xử lý bậc Bùn tổng thể bơm vào bể chứa kỵ khí Với vài cộng đồng dân cư nhỏ thực xử lý bậc hai nhờ hệ thống lọc trích (lọc chảy giọt, trickling filter), mà nguyên lý hoạt động giống với lọc cát chảy chem Dùng xử lý nước để uống hiệu hệ thống bùn hoạt tính mặt làm giảm BOD 3.10.3.1.3 Xử lý hóa học Nước từ xử lý bậc hai sát trùng, thường cách clo hóa, sau thải vào thủy vực tự nhiên, phun tưới cho nông nghiệp cho thảm cỏ ven đường quốc lộ Trong trường hợp khác người ta loại bỏ nitrat, photphat phần BOD vi sinh vật sót lại cách đưa nước qua lọc cát mịn và/ qua cá lọc than hoạt tính Nitrat chuyển hóa thành ammoniac thải vào không khí (nhờ loại bỏ khoảng 50% lượng nitơ), photphat kết tủa vôi phèn (do loại bỏ khoảng 70% lượng photpho) Việc xử lý bậc ba nói chung áp dụng cho vùng nhậy cảm môi trường, nơi mà nước thải thải vào hệt thống hồ kín 3.10.3.1.4 Xử lý bùn Bùn phân hủy kỵ khí theo ba bước: - Đầu tiên vi sinh vật kỵ khí lên men vật chất hữu để sinh CO2 axit hữu - Sau vi sinh vật khử axit hữu thành H2 thành CO2 axit hữu đơn giản axit axetic chẳng hạn - Cuối cùng, axit hữu đơn giản ấy, H2 CO2 chuyển thành khí mêtan Phần bùn lại làm khô mang chôn lấp dùng làm phân bón Hình 26.10 Xử lý nước thải đô thị (a) Một trạm xử lý nước thải đô thị (b) Các giai đoạn trình xử lý Sự phân hủy nhờ vi sinh vật giai đoạn xử lý bậc hai làm giảm phần lớn BOD trước nước thải xử lý hóa học Sau giai đoạn xử lý bùn, thu bùn khô, tái tuần hoàn vào đất, mêtan sinh thu lấy để làm nhiên liệu 180 CHƯƠNG VI SINH VẬT VÀ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Ô NHIỄM 3.10.3.2 Xử lý nước thải cho vùng nông thôn Tại vùng nông thôn, nơi hệ thống đường dẫn nước thải chung nối cá nhà với để dẫn đến trạm xử lý, có hai loại hình hệ thống xử lý nước thải: 3.10.3.2.1 Bể tự hoại Đây hệ thống xử lý qui mô hộ gia đình, tương đương với xử lý bậc (hình 26.11) Nước thải nhà chảy vào bể chứa xây kín ngầm đất, vườn chẳng hạn Các chất rắn lắng xuống đáy bể, chất lỏng chảy khỏi bể, vào vùng thấm lọc (leach field) ngầm đất, vùng có tác dụng lọc Bùn bể chất hữu nước bị vi sinh vật phân hủy Tuy nhiên bể xây kín, nên lượng bùn tích lũy ngày nhiều bể cần phải bơm hút cách định kỳ Hình 26.11 Bể tự hoại Sau nước thải nhà chảy vào bể tự hoại, chất rắn lắng xuống thành bùn, chất lỏng lọc qua đất vùng thấm lọc 3.10.3.2.2 Hố nước thải Hố giống với bể tự hoại không xây kín Khi nước thải vào hệ thống vòng có lỗ xây chìm đất, nước giải phóng vào đất xung quanh; chất thải rắn tích tụ đáy vi sinh vật kỵ khí phân hủy 3.10.3.3 Xử lý chất thải nông nghiệp Nông dân chủ trại chăn nuôi thường dùng hệ thống cácao oxy hóa để xử lý chất thải động vật tích tụ khu chăn nuôi Các ao thực chức xử lý nước thải Nước thải bơm vào ao sâu giữ ba tháng; bùn lắng xuống đáy ao; vi sinh vật kỵ khí phân hủy bùn này; phần chất lỏng bón sang ao tiếp theo, nông hơn, sóng ao có tác dụng thông khí cho nước Các vi sinh vật hiếu khí, tảo, phân hủy chất hữu lơ lửng nước Cuối vi sinh vật chết đi, nước trở nên thải vào thủy vực Nhược điểm ao oxy hóa chỗ chúng hệ thống mở, nước lũ tràn qua chúng làm phát tán chất thải động vật chưa xử lý tới vùng khác xa 3.10.3.4 Các đầm lầy nhân tạo Từ năm 1970, cộng đồng dân cư nhỏ số nhà máy xây dựng đầm lầy nhân tạo để xử lý nước thải Các đầm lầy sử dụng trình tự nhiên để phân hủy chất thải loại bỏ vi sinh vật hóa chất khỏi nước trước thải tự nhiên Không cần đến bể tự hoại, mà thay vào đó, nước thải chảy vào ao nhau- nơi xảy phân hủy vi sinh vật (hình 26.12) Ao hệ thống thông khí để thúc đẩy phân hủy hiếu khí chất thải nước; phân hủy kỵ khí diễn bùn đáy ao Sau nước chảy qua đầm lầy, chất hữu bị phân hủy tiếp nhờ vi sinh vật đất Một ao thứ hai, ao tĩnh chứa tảo, loại bỏ tiếp chất hữu cơ, sau nước chảy qua mảnh đất sình lầy mở, cỏ giữ lại chất gây ô nhiễm Dần dần, nước tới ao cuối cùng, hầu hết BOD vi sinh vật loại bỏ, nước thải hệ thống cho mục đích tưới tiêu giải trí Nhược điểm hệ thống chỗ, cần diện tích rộng, ví dụ tới 50 mẫu anh nữa, để phục vụ cho cộng đồng nhỏ Hình 26.12 Xử lý nước thải nhờ hệ thống đầm lầy nhân tạo Phần lớn BOD loại bỏ hoạt động vi sinh vật ao đầu tiên; lọc tự nhiên đất loại bỏ chất ô nhiễm phần lại BOD Câu hỏi - Tại hệ thống đầm lầy nhân tạo không khả thi vùng tập trung dân cư lớn? Trả lời - Vì vùng tập trung dân cư lớn thải nhiều chất thải có diện tích cho việc xây dựng hệ thống cho hoạt động tốt Chương Vi sinh vật bảo vệ môi trường 181 182 INDEX Chỉ mục Từ khóa Thuật ngữ Các từ khóa liệt kê theo phân mục theo thứ tự chữ có dạng: từ khóa, mục (trang) Thuật ngữ tham chiếu trang mà chúng xuất A alcohol, ➜ 3.3(100) an toàn, ➜ 3.10(176) C cacbon, ➜ 1.4(43) chu trình, ➜ 1.4(43) chu trình bon, ➜ 1.4(43) chất thải rắn, ➜ 3.9(169) chất đặc biệt, ➜ 3.3(100) clorit, ➜ 3.3(100) cổ khuẩn, ➜ 1.1(1) D dinh dưỡng, ➜ 1.3(34) E enzim, ➜ 1.2(4) H hữu cơ, ➜ 3.9(169) I in situ, ➜ 3.5(117) K khả năng, ➜ 3.2(77) L lãnh giới, ➜ 2.1(49) M metylen, ➜ 3.3(100) môi trường, ➜ 3.1(57) N nhân tố, ➜ 3.4(111) nhóm chất, ➜ 3.2(77) nước ngầm, ➜ 3.5(117) nước thải, ➜ 3.10(176) P pha bùn, ➜ 3.6(121) pha khí, ➜ 3.8(154) pha rắn, ➜ 3.7(142) phân hủy, ➜ 3.2(77), ➜ 3.3(100), ➜ 3.4(111) phục hồi, ➜ 3.6(121), ➜ 3.7(142) procaryot, ➜ 1.2(4) S sinh giới, ➜ 1.1(1) sinh học, ➜ 3.3(100), ➜ 3.4(111), ➜ 3.6(121), ➜ 3.7(142), ➜ 3.8(154), ➜ 3.9(169) sinh khối, ➜ 1.3(34) sinh địa hóa, ➜ 1.4(43) sản xuất, ➜ 1.1(1) T tế bào, ➜ 1.2(4), ➜ 1.3(34) V vi khuẩn, ➜ 1.2(4), ➜ 2.1(49) vi sinh vật, ➜ 1.1(1), ➜ 1.3(34), ➜ 1.4(43), ➜ 2.1(49), ➜ 3.1(57), ➜ 3.2(77) X xử lý, ➜ 3.1(57), ➜ 3.5(117), ➜ 3.8(154), ➜ 3.9(169) xử lý nước, ➜ 3.10(176) ô ô nhiễm, ➜ 3.1(57) đ đời sống, ➜ 1.1(1) Tham gia đóng góp Tham gia đóng góp Tài liệu: Vi sinh vật học môi trường Biên soạn bởi: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/col10506/1.1/ Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Vi sinh vật tự nhiên, đời sống, sản xuất người" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59419/1.1/ Trang: 1-4 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Cấu trúc chức tế bào Procaryot" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59435/1.1/ Trang: 4-34 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Dinh dưỡng vi sinh vật" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59423/1.1/ Trang: 34-43 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Các chu trình sinh địa hóa" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59421/1.2/ Trang: 43-47 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Một số nhóm vi khuẩn" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59422/1.1/ Trang: 49-56 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Một số khái niệm xử lý sinh học môi trường ô nhiễm" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59433/1.4/ Trang: 57-77 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ 183 184 Module: "Khả vi sinh vật phân hủy số nhóm chất" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59420/1.5/ Trang: 77-100 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Sự phân hủy sinh học số chất đặc biệt" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59424/1.1/ Trang: 100-111 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Những nhân tố ảnh hưởng đến phân hủy sinh học" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59425/1.1/ Trang: 111-117 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Xử lý In situ nước ngầm" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59426/1.1/ Trang: 117-121 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Phục hồi sinh học pha bùn" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59434/1.1/ Trang: 121-142 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Phục hồi sinh học pha rắn" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59427/1.1/ Trang: 142-154 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Xử lý sinh học pha khí" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59429/1.1/ Trang: 154-168 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Tham gia đóng góp Tham gia đóng góp Module: "Xử lý sinh học chất thải rắn hữu cơ" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59430/1.1/ Trang: 169-176 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ Module: "Xử lý nước xử lý nước thải" Tác giả: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành URL: http://voer.edu.vn/content/m59431/1.1/ Trang: 176-180 Bản quyền: Giấy phép: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ 185 Vi sinh vật học môi trường Môn học gồm phần chương Phần I Những khái niệm vi sinh vật Trong phần cung cấp hiểu biết vi sinh vật như: vi sinh vật gì, đặc tính chung chúng, vai trò chúng tự nhiên đời sống sản xuất người, cấu tạo chức hai loài tế bào vi sinh vật (procaryot eucargot), dinh dưỡng, sinh trưởng trao đổi chất vi sinh vật, chu trình sinh địa hóa với tham gia vi sinh vật Phần II Giới thiệu số nhóm vi sinh vật Phần III Vi sinh vật xử lý môi trường ô nhiễm Phần IV Vi sinh vật bảo vệ môi trường Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam Học liệu mở Việt Nam - Vietnam Open Educational Resources (VOER) - thư viện học liệu mở phát triển mô hình ba chân, cộng đồng mở, nội dung mở công nghệ mở Học liệu mở Việt Nam sử dụng hệ thống phầm mềm Rhaptos (hệ thông xuất trực tuyến đại học Rice phát triển đánh giá cách mạng lĩnh vực xuất bản), giúp cho việc xây dựng, phát triển lưu trữ nội dung sách, giáo trình, trở nên dễ dàng đếm 1-2-3 Tất tài liệu Học liệu mở Việt Nam tuân theo giấy phép quyền Mở Create Commons Attribution 3.0 (CC-by 3.0) giúp cho việc tái sử dụng phân phối trở lên suốt với người dùng Bất kỳ tham gia Cộng đồng Mở để đóng góp, sử dụng, phân phối Nội dung Mở thư viện Học liệu Mở Việt Nam Học liệu mở Việt Nam phát triển cộng đồng người Việt [...]... những vi khuẩn đang sinh trưởng thì mới bị giết chết bởi penixilin Ở trạng thái nghỉ (bào tử), hoặc ở trạng thái nguyên sinh trưởng do điều kiện môi trường, vi khuẩn sẽ thoát chết dưới tác dụng của chất kháng sinh này Nếu cho vi khuẩn tiếp xúc với penexilin trong một dung dịch đẳng trương (isotonic) thì vi khuẩn gram dương bị biến đổi thành các thể nguyên sinh (prôtplast) Các protoplast này tiếp tục sinh. .. ở trạng thái còn sống trong bùn đã 7500 năm tuổi Do các nội bào tử có tính đề kháng và vì rằng một số vi khuẩn có khả năng sinh nội bào tử là những tác nhân gây bệnh nguy hiểm, nên các nội bào tử có ý nghĩa thực tiễn lớn trong vi sinh vật học thực phẩm, vi sinh vật học công nghiệp và y vi sinh vật học Điều này liên quan đến sự khử trùng các dung dịch và các đồ vật cứng Nội bào tử thường sống sót qua... chất hoặc ở màng sinh chất Một số thụ thể tha gia vào những giai đoạn đầu của sự vận chuyển đường vào tế bào Tập tính hoá ứng động của vi khuẩn đã được nghiên cứu bằng kính hiển vi dõi theo sự di động (tracking microscope), là loại kính hiển vi có khả năng tự động giữ một vi khuẩn riêng lẻ trong tầm nhìn dù nó đang di động Trong một môi trường không có gradien hoá học, E.coli và các vi khuẩn khác di... (hình 37b) Các vỏ bọc là không cần thiết cho sự sinh trưởng và sinh sản của vi khuẩn được nuôi trong phòng thí nghiệm Tuy nhiên chúng mang lại nhiều lợi thế cho vi khuẩn đang tồn tại trong tự nhiên, như: 24 CHƯƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VI SINH VẬT • Đề kháng sự thực nào trong cơ thể chủ Trường hợp của Streptococus pneumoniae là một ví dụ kinh điển Khi vi khuẩn này không có vỏ bọc, nó dễ dàng bị phá... vi quang học; muốn quan sát dưới kính hiển vi quang học thì phải làm nhuộm chúng bằng các kỹ thuật nhuộm đặc biệt nhằm làm cho chúng trương nở to lên (Đọc thêm chủ đề Soi kính hiển vi và làm tiêu bản hiển vi) Cấu trúc chi tiết của một tiên mao chỉ có thể được nhìn thấy qua kính hiển vi điển tử (hình 40) Sự phân bố, sắp xếp các tiên mao trên tế bào là không giống nhau giữa các loài vi khuẩn: - Các vi. .. giống như vi khuẩn và có kích thước hiển vi mà thôi Người ta từng quan niệm rằng tế bào chỉ có thể nhỏ đến mức có đường kính 0,14 µm – 0,20 µm, nhưng gần đây người ta đã phát hiện thấy nhiều vi khuẩn nano còn nhỏ hơn thế Một số nhà vi sinh vật học cho rằng các vi khuẩn nano là những vật thể nhân tạo Dĩ nhiên cần có thêm nhiều nghiên cứu nữa để làm sáng tỏ ý nghĩa của những dạng sống này - Vi khuẩn có... 35) Thành tế bào là bộ phận thiết yếu đối với hầu hết vi khuẩn, còn một số vi khuẩn khác thì lại không có nó Chẳng hạn, các Mycoplasma thì khong có thành và do vậy mẫn cảm với áp suất thẩm thấu, thế mà vẫn thường có thể sinh trưởng trong các môi trường loãng hoặc trong đất, vì màng sinh chất của chúng vững chắc hơn các màng sinh chất khác Nguyên nhân chính xác của hiện tưởng này còn chưa được biết rõ,... vi khuẩn thay đổi theo nhiệt độ duy trì được trang thái lỏng của mình trong quá trình sinh trưởng Ví dụ, những vi khuẩn sinh trưởng ở các nhiệt độ thấp thì phải chứa các axit béo có điểm nóng chảy thấp trong photpholipit ở màng của chúng Các màng của vi khuẩn thường khác với các màng của eucaryot ở chỗ chúng không chứa các sterol, như cholesterol chẳng hạn (hình 9a) Tuy nhiên, nhiều loại màng của vi. .. nay nhiều nhà vi khuẩn học cho rằng các mesosom không phải là những cấu trúc tự nhiên của tế bào, chúng xuất hiện do sự xử lý hoá học tế bào nhằm soi kính hiển vi điện tử Có lẽ chúng là những phần của màng tế bào có sự khác biệt về hoá học và bị đứt ra bởi hoá chất dùng để xử lý tế bào 13 Một kiểu màng khác, khác hẳn mesosom, cũng tồn tại ở nhiều vi khuẩn (hình 13) Đó là những màng sinh chất gấp khúc... Bạn có biết? Bạn nghĩ gì? CÁC NAM CHAM Các vi khuẩn không những có thể đáp ứng với các nhân tố hoá học của môi trường, như chúng ta đã biết, mà còn đáp ứng với các nhân tố khác nữa Một ví dụ hấp dẫn các vi khuẩn nước có đáp ứng với từ tính (aquatic magnetotactic bacteria), chúng có khả năng tự định hướng trong vùng có từ trường của trái đất Hầu hết những vi khuẩn này có chứa những chuỗi nội bào của ... chuyển sang giai đoạn nghỉ điều kiện môi trường bất lợi 1.1.3.2 Vi sinh vật hợp phần môi trường sống Vi sinh vật có kích thước hiển vi có nhiều khả sinh học đặc biệt mà tồn hầu khắp nơi trái... Vi sinh vật học môi trường Bởi: PGS TS GV Cao cấp Ngô Tự Thành Phiên trực tuyến: < http://voer.edu.vn/content/col10506/1.1/ > Thu vien Hoc Lieu Mo Viet Nam Tài liệu vi c biên tập... nhóm vi sinh vật chủ yếu là: vi khuẩn (bacteria), cổ khuẩn (archaea), nấm (fungi), tảo (algae), động vật nguyên sinh (protozoa), virut (viruses) Riêng virut thực thể chưa có cấu tạo tế bào, vi sinh